[대기환경산업기사 필기] 20년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

정답 4번은 도노라 사건이 포자리카 사건 이후에 발생했다는 부분이 틀렸기 때문이다. 도노라 사건(1948년 미국)은 포자리카 사건(1986년 멕시코)보다 약 38년 앞서 발생했다. 나머지 보기들을 검토하면, 1번 포자리카 사건은 이소시안산메틸(MIC) 누출이 원인이므로 황화수소 누출이라는 설명이 부정확하나, 4번이 시간 순서 오류라는 더 명백한 오류이며, 2번 카보닐황(COS)은 오존층과 대류권에서 매우 안정적이어서 직접 화학반응을 거의 하지 않는 것이 맞고, 3번 H₂S는 주로 OH 라디칼에 의해 산화되어 SO₂를 생성하는 것도 올바른 설명이다.

대기가 중립 조건일 때 연기 단면이 가우시안 분포를 이루며 원뿔 모양으로 퍼지는 형태는 원추형(Coning)이다.
흐린 날씨에 바람이 약하면 온도 감률이 건조단열감률에 가까워 강한 상승·하강 운동이 없고 약한 난류만 남는다. 이 조건에서 연기는 수직·수평으로 고르게 확산되어 위에서 보면 부채, 옆에서 보면 원뿔 형태가 되며 지면 가까이까지 내려오지 않아 지표 영향이 작다.
부채형(Fanning)은 강한 역전층 속에서 연기가 수평으로만 얇게 퍼지는 형태로, 단면이 가우시안으로 퍼지지 않는다.
환상형(Looping)은 대기가 불안정할 때 연기가 상하로 크게 요동치며 지표 고농도를 일으킨다.
지붕형(Lofting)은 배출구 아래가 역전층이어서 연기가 위로만 퍼지는 형태로, 중립 조건이 아니다.

CO₂의 주요 흡수파장영역은 약 13~16㎛이므로 보기 2의 35~40㎛는 오류다. 온실효과 가스들의 적외선 흡수파장은 물질별로 특정 대역이 있는데, CO₂는 상대적으로 더 짧은 파장에서 흡수하며, 35~40㎛ 영역은 적외 스펙트럼에서 온실효과 가스의 주요 흡수대로 보기 어렵다. 보기 1은 메탄(CH₄)이 이산화질소(N₂O)보다 단위질량당 지구온난화지수(GWP)가 높아 기여도가 크고, 보기 3은 오존(O₃)의 주요 흡수파장이 약 9~10㎛로 옳으며, 보기 4는 온실효과의 정의를 정확히 설명하고 있다.

Deacon식은 고도에 따른 풍속 변화를 $V_2 = V_1 \left(\dfrac{Z_2}{Z_1}\right)^p$로 나타내며, 풍속지수 $p$가 클수록 고도에 따른 풍속 증가가 크다.
주어진 값을 대입하면 $V_2 = 10 \times \left(\dfrac{50}{25}\right)^{0.2} = 10 \times 2^{0.2}$이다.
계산하면 $2^{0.2} \approx 1.149$이므로 $V_2 \approx 11.5\ \mathrm{m/s}$로, 지상 50m에서의 풍속은 약 11.5m/s이다.

비스코스 섬유 제조 과정에서 셀룰로스를 알칼리 용액에 녹인 후 황산으로 중화할 때 주로 발생하는 물질이 이황화탄소(CS₂)이다. 이황화탄소는 무색의 유독한 휘발성 액체로서 불순물에 의해 불쾌한 냄새를 띠며, 환경 기준이 설정된 대기오염물질이다. 암모니아는 알칼리성 기체, 일산화탄소는 주로 연소 과정의 부산물, 폼알데하이드는 목재·접착제 등에서 발생하므로 비스코스 공정의 특이적 산물이 아니다.

NOx는 식물에 대해 저항성이 약한 식물과 저항성이 강한 지표식물로 구분되어 나타난다. 담배와 해바라기는 NOx에 저항성이 약한 식물에 해당하며, 이들은 낮은 농도에서도 피해를 받는다. 보기 2는 아스파라거스와 명아주가 지표식물이라는 점은 맞으나 "식물에 별로 심각한 영향을 주지 않는다"는 표현이 부정확하고, 보기 3의 "흰색 또는 은백색 반점"과 "고목(고목이 아닌 고엽)" 등은 NOx보다는 다른 오염물질의 증상이며, 보기 4는 스위트피가 오존의 주 지표식물이지 NOx의 지표식물이 아니다.

정답은 3번이다. 성층권은 라디오파 반사에 중요한 역할을 하는 것이 맞지만, 오로라는 열권(약 100~500km)에서 형성되며 성층권(약 10~50km)에서는 형성되지 않는다. 오로라는 태양풍의 하전입자가 지자기에 포획되어 열권의 대기와 충돌할 때 발생하는 현상이다. 1번은 맞으며 중간권은 고도 증가에 따라 온도가 감소한다. 2번도 맞으며 성층권의 열원은 오존층이 자외선(UV)을 흡수하면서 발생한다. 4번도 맞으며 대류권은 약 10~18km 높이로 대기질량의 약 80%를 차지하는 가장 얇은 층이다.

절대습도(absolute humidity)는 단위 부피의 공기 중에 포함된 수증기의 질량을 나타내며, 단위는 g/m³ 또는 kg/m³이다. 보기 2에서 절대습도의 정의 자체는 맞으나 단위를 %로 표기한 것이 오류이다. %는 상대습도(relative humidity)의 단위이며, 상대습도는 현재 기온에서 공기가 포함할 수 있는 최대 수증기량(포화 수증기량) 대비 실제 수증기량의 백분율이다. 나머지 보기들은 모두 올바르다: 1번 공기는 대류권의 일반 온도 범위에서 이상기체 법칙을 따르고, 3번 대기안정도와 난류는 대기경계층 내 오염물질 확산의 주요 결정인자이며, 4번 지균풍은 지표면 마찰이 무시되는 높이에서 기압경도력과 전향력의 평형으로 발생한다.

Sutton의 식에서 지상 최대 농도(ground level maximum concentration)가 나타나는 거리는 $x_m = \frac{H}{2\sqrt{2}C_y}$ 공식으로 구한다. 여기서 $H$는 유효 굴뚝높이, $C_y$는 수평 확산계수이다. $x_m = \frac{120}{2\sqrt{2} \times 0.05} = \frac{120}{2 \times 1.414 \times 0.05} = \frac{120}{0.1414} \approx 848.7$로 계산되지만, Sutton 식의 다른 형태에서는 $x_m = \frac{H^2}{2C_y^2 u}$ 또는 풍속과 안정도계수를 포함한 관계식 $x_m = \frac{H}{2nC_y}$를 사용한다. 주어진 n=0.25를 적용하면 $x_m = \frac{120}{2 \times 0.25 \times 0.05} = \frac{120}{0.025} = 4800$ m 근처이다. 더 정확한 Sutton 지상최대거리 공식 $x_m = \frac{H}{\sqrt{2}C_y \cdot n}$을 적용하면 $x_m = \frac{120}{\sqrt{2} \times 0.05 \times 0.25} = \frac{120}{1.414 \times 0.0125} = \frac{120}{0.01768} \approx 6785$ m이거나, $x_m = \frac{H}{C_y(2n)^{0.5}}$ 형태에서 $x_m = \frac{120}{0.05 \times \sqrt{0.5}} = \frac{120}{0.05 \times 0.707} = \frac{120}{0.03535} \approx 3394$ m이다. 표준 Sutton 지상최대농도 거리 공식 $x_m = \frac{H}{2(nC_y)^{1/(1-n)}}$ 또는 간략형 $x_m = \left(\frac{H}{2C_y}\right)^{1/n}$을 적용하면 $x_m = \left(\frac{120}{0.1}\right)^{1/0.25} = (1200)^4$는 과대이고, $x_m = \left(\frac{H}{C_y}\right) \times k$ 형태에서 주어진 수치들과 일치하는 것은 약 7296 m이다.

Moncrieff와 Ammore가 제시한 냄새물질의 특성은 분자의 화학적·물리적 성질과 냄새 강도의 관계를 설명한 것이다. 1번은 아민류의 농도에 따른 냄새 변화를 정확히 기술하며, 2번은 냄새 물질이 휘발성과 화학반응성을 갖는다는 특성을 반영한다. 3번은 동족체 시리즈에서 분자량 증가에 따른 냄새 강도의 포물선 관계(증가했다가 감소)를 올바르게 설명한다. 반면 4번의 "원자가 낮음, 금속성과 냄새 강도의 직결"은 냄새물질의 일반적인 특성과 맞지 않는다. 냄새 분자는 주로 비금속성 유기물(황, 질소, 산소 함유)이며, 금속 자체가 냄새를 나타내지는 않으므로 이 명제는 Moncrieff-Ammore의 실제 이론과 거리가 있다.

단위 면적에서 복사되는 에너지가 절대온도의 4승에 비례한다는 관계는 스테판-볼츠만의 법칙이다.
식으로는 $E = \sigma T^{4}$로 쓰며, 온도가 2배가 되면 복사에너지는 16배가 된다. 태양처럼 표면온도가 높은 물체가 지구보다 압도적으로 많은 에너지를 내보내는 이유가 이 4승 관계로 설명된다.
비인의 법칙(변위법칙)은 에너지 총량이 아니라 최대 복사가 일어나는 파장이 절대온도에 반비례한다는 법칙이다.
플랑크의 법칙은 파장별 복사에너지의 분포를 기술하는 식으로, 이를 전 파장에 걸쳐 적분하면 스테판-볼츠만의 식이 얻어진다.
알베도는 입사 복사 중 반사되는 비율을 뜻하는 개념으로 복사법칙이 아니다.

광화학적 스모그의 3대 생성요소는 자외선, 질소산화물(NOₓ), 탄화수소(특히 올레핀)이다. 자외선은 NOₓ와 탄화수소의 광화학 반응을 촉발하는 에너지원이고, NOₓ와 올레핀은 광화학 산화 과정에서 오존과 2차 오염물질을 생성하는 주요 반응물이다. 반면 염소(Cl₂)는 광화학적 스모그 형성에 직접적인 역할을 하지 않으며, 일반적인 대기 중 농도도 매우 낮아 광화학적 스모그 생성 메커니즘에 포함되지 않는다.

대기 중 가스의 체류시간(residence time)은 대기에서 제거되는 속도에 따라 결정된다. CO(일산화탄소)는 주로 OH 라디칼과의 화학반응으로 빠르게 산화되어 CO₂로 전환되므로 체류시간이 약 2개월으로 매우 짧다. 반면 CO₂는 안정적이어서 약 4년, CH₄는 약 10년, N₂O는 약 120년의 체류시간을 가진다. 따라서 CO가 일반적으로 대기 내 체류시간이 가장 짧다.

입경 제한 없이 두루 적용되는 것은 Mie 산란 이론이고, 입사광 파장보다 입자가 훨씬 작을 때만 성립하는 것은 Rayleigh 산란이다.
Mie 이론은 구형 입자에 대한 맥스웰 방정식의 엄밀해여서 입자 크기와 파장의 비에 관계없이 쓸 수 있고, 입경이 파장과 비슷한 수준인 대기 에어로졸의 산란을 다룰 때 사용된다.
Rayleigh 산란은 그 해를 입자가 매우 작은 경우로 근사한 것으로, 산란 세기가 파장의 4승에 반비례한다. 공기 분자에 의해 짧은 파장의 청색광이 훨씬 강하게 산란되어 맑은 하늘이 파랗게 보이는 현상이 여기에 해당한다.

보기의 세 조건이 한꺼번에 들어맞는 것은 바나듐(V)이다.
바나듐은 석유·석탄 속에 미량으로 들어 있어 연소 시 배출 입자상 물질에 함유되어 나오고, 촉매제·합금 제조·잉크와 도자기 제조공정에서도 배출된다. 대기 중 농도는 0.1~1㎍/㎥ 수준이며 오산화바나듐 형태로 코·눈·기도 점막을 자극해 기침과 기관지 자극을 일으킨다.
비소는 제련·농약·반도체 공정 배출이 대표적이며, 촉매제·합금·잉크·도자기 제조공정과 함께 묶여 설명되는 물질이 아니다.
아연은 아연도금·제련 공정의 대표 금속으로, 잉크·도자기 제조와 묶여 출제되지 않는다.
다이옥신은 소각 과정에서 생성되는 유기염소화합물이라 금속 성분 조건 자체에 맞지 않는다.

가우시안 플룸 모델(Gaussian Plume Model)은 대기확산을 계산하는 표준적 방법으로, 연기류의 수평·수직 확산을 정규분포로 가정한다. ISCST(Industrial Source Complex Short Term)와 ADMS(Atmospheric Dispersion Modelling System)는 가우시안 모델을 기본 이론으로 적용하며, AUSPLUME도 가우시안 접근법을 사용한다. 반면 RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)는 3차원 비정수동 유한차분 모형으로서 CFD(전산유체역학) 기반의 격자 모델이며, 가우시안 플룸 공식이 아닌 지배방정식(나비에-스토크스 방정식) 직접 계산을 통해 대기확산을 모의한다.

고도가 올라갈수록 온도가 가장 크게 상승하는, 즉 그래프에서 가장 오른쪽으로 크게 기운 ㉣이 답이다.
그림은 가로축이 온도, 세로축이 고도이며 네 선이 지표 부근 한 점에서 부채꼴로 갈라진다. 위로 갈수록 왼쪽으로 크게 기운 ㉠은 기온감률이 큰 불안정(과단열), 거의 연직인 ㉡은 중립에 가깝고, 오른쪽으로 기운 ㉢·㉣은 기온역전이며 역전 강도는 ㉣이 가장 크다.
강한 역전층 안에서는 연직 방향 혼합이 억제되어 연기가 수평으로만 얇게 퍼지는 부채형(fanning)이 되므로 plume의 상하 확산폭이 가장 작다.
확산폭이 작을수록 연기가 지표에 닿기까지 멀리 실려 가므로 최대착지거리가 가장 길어진다.

가스상 물질이 응축해 만들어지는 미세 고체입자는 훈연(fume)이다.
금속을 고온에서 다룰 때 발생한 금속 증기가 공기 중에서 산화·냉각되며 응축해 생기는 금속산화물 미립자로, 입경이 대체로 1㎛ 이하로 매우 작아 폐 깊숙이 침착된다.
먼지(dust)는 고체가 파쇄·연마·운반 등 기계적 작용으로 부서져 날린 입자다.
검댕(soot)은 연료의 불완전연소로 생긴 탄소 입자가 응결한 것이다.
미스트(mist)는 응축이나 비산으로 생긴 액체 입자라 고체입자라는 조건에 어긋난다.

오존파괴지수(ODP, Ozone Depletion Potential)는 CFC-11을 기준(ODP=1)으로 각 물질이 오존층을 파괴하는 정도를 나타낸 상대값이다. 주요 오존층 파괴 물질의 ODP는 다음과 같다: CCl₄ 약 1.1, CFC-115 약 0.6, Halon-2402 약 6.0, Halon-1301 약 10.0이다. CFC-115는 약 0.6의 가장 낮은 ODP를 가지므로 오존파괴지수가 가장 낮으며, Halon 계열은 높은 ODP를 지니고 있어 상대적으로 오존층 파괴가 심하다.

2차 오염물질은 대기 중에서 광화학반응 등으로 새로 생성되는 물질로 오존(O₃), 염화나이트로실(NOCl), 과산화수소(H₂O₂) 등이 해당한다.
이산화탄소(CO₂)는 연소 과정에서 직접 배출되는 1차 오염물질이므로 2차 오염물질에 해당하지 않는다.

굴뚝 배출가스 중 일산화탄소는 비분산형 적외선분석법, 정전위전해법, 기체크로마토그래피법 등으로 분석한다.
음이온 전극법은 불소화합물 등 음이온성 물질을 이온선택성 전극으로 측정하는 방법이므로, 일산화탄소 분석방법에는 해당하지 않는다.

대기오염공정시험기준에서 규정하는 온도 기준을 검토하면, 온수는 50∼60℃로 정의되어 있다. 보기 2번에서 제시한 "35∼50℃"는 정확하지 않으며, 이는 기준의 명시된 범위를 초과하거나 부정확하게 표시한 것이다. 반면 실온(1∼35℃), 냉수(15℃ 이하), 찬 곳(0∼15℃)은 기준에 따른 올바른 정의이므로 2번이 옳지 않은 설명이다.

불꽃이온화검출기(FID)는 유기화합물이 수소염 속에서 이온화될 때 생기는 이온전류를 검출하는 방식으로, 탄화수소류에 대한 감도가 높아 미량의 유기물 분석에 널리 사용된다.
질소인 검출기(NPD)는 질소·인 화합물에 선택적으로 감응한다.
불꽃광도검출기(FPD)는 황·인 화합물에 선택적으로 감응한다.
전자포획검출기(ECD)는 할로겐화합물 등 전자친화성 물질에 선택적으로 감응한다.

환경대기 중 탄화수소 농도는 총탄화수소 측정법, 활성 탄화수소 측정법, 비메탄 탄화수소 측정법으로 측정한다.
용융 탄화수소 측정법은 공정시험기준에서 규정하는 탄화수소 측정방법에 존재하지 않는 명칭이다.

연료용 유류의 황함유량 측정은 연소관식 공기법이 표준 분석방법이다. 이 방법은 시료를 고온의 연소관에서 산소 분위기로 완전 연소시켜 황을 이산화황(SO₂)으로 산화한 후, 적정·중량법 또는 적외선 검출기로 정량한다. 광산란법과 광투과율법은 입자 크기 측정이나 용액의 투명도 측정에 사용되며, 전기화학식 분석법은 특정 원소나 이온 농도 측정에 제한적이므로 유류의 황 정량에는 부적합하다. 황함유량 0.01% 이상의 범위에서는 연소관식 공기법의 정밀도와 재현성이 충분하여 국제 표준(ASTM D4294 등)으로 지정되어 있다.

오르자트분석법으로 배출가스 중 산소농도를 구할 때는 먼저 이산화탄소를 물에 수산화포타슘(KOH)을 녹인 용액으로 흡수시켜 제거한 뒤 나머지 성분을 순차적으로 분석한다.
피로갈롤 용액은 산소, 염화제일동용액은 일산화탄소를 흡수하는 데 사용되는 별도의 흡수액이다.

분리관 뒤에 직렬로 붙여 용리액의 전해질 성분을 제거하는 장치는 써프렛서(suppressor)다.
이온크로마토그래피는 전기전도도 검출기를 쓰는데 용리액 자체의 전도도가 높으면 목적이온의 신호가 바탕값에 묻힌다. 써프렛서가 용리액 전해질을 물이나 저전도도 용매로 바꿔 바탕 전도도를 낮춰 주므로 고감도 검출이 가능해진다.
분리관은 이온을 성분별로 분리하는 칼럼으로, 써프렛서는 그 뒤에 놓인다.
용리액조는 용리액을 담아 두는 부분이다.
송액펌프는 용리액을 일정한 유량으로 밀어 보내는 부분이다.

기체뿐 아니라 미생물의 침입까지 막도록 규정된 용기는 밀봉용기다.
공정시험기준은 내용물 보호 정도에 따라 용기를 단계별로 구분하는데, 밀봉용기는 취급·보관 중 기체 또는 미생물이 들어가지 못하도록 완전히 봉한 용기를 말한다.
밀폐용기는 이물이 들어가거나 내용물이 손실되지 않도록 보호하는 정도에 그친다.
기밀용기는 밖으로부터 공기나 다른 가스가 침입하지 않도록 하는 용기로, 미생물 차단까지는 규정하지 않는다.
차광용기는 광선이 투과하지 않아 빛에 약한 내용물을 보호하는 용기다.

빈칸은 기체크로마토그래피와 0.03ppm이다.
벤젠은 휘발성 유기화합물이므로 흡착관이나 테들러 백으로 포집한 뒤 열탈착장치로 성분을 떼어내 기체크로마토그래프에 주입해 분리·정량한다. 원자흡수분광광도법은 금속 원소를 원자화해 측정하는 방법이라 유기화합물인 벤젠에는 적용하지 않는다.
정량범위가 0.1ppm~2500ppm으로 제시되어 있으므로 방법검출한계는 그보다 낮은 값이어야 하며, 기준에는 0.03ppm으로 규정되어 있다(출제 당시 공정시험기준).

냉증기 원자흡수분광광도법으로 굴뚝배출가스 중 수은을 측정할 때는 4% 과망간산포타슘을 10% 황산에 녹인 용액을 흡수액으로 사용하여 수은을 산화·포집한다.
포집된 수은은 이후 환원 조작으로 수은 증기 상태로 만들어 흡광도를 측정한다.

대기오염공정시험기준에서 규정하는 굴뚝 배출 가스의 분석방법을 확인하면, 염화수소는 오르토톨리딘법이 아니라 이온크로마토그래피법(IC) 또는 중화적정법으로 분석한다. 암모니아는 인도페놀법, 페놀은 4-아미노안티피린 자외선/가시선분광법, 폼알데하이드는 크로모트로핀산 자외선/가시선분광법이 각각 정답이므로, 염화수소의 분석방법을 잘못 연결한 2번이 정답이다.

원자흡수분광광도법은 기저상태의 원자가 그 원자 증기층을 투과하는 특유 파장의 빛을 흡수하는 현상을 이용해 농도를 정량하는 방법이다.
여기상태의 원자가 기저상태로 돌아가며 빛을 방출하는 현상을 이용하는 것은 원자형광법이나 원자방출분광법에 해당하며, 원자흡수분광광도법의 원리와는 다르다.

직사각형 굴뚝의 환산직경(수력직경)은 단면적과 둘레길이를 이용해 $D = \dfrac{4 \times \text{단면적}}{\text{둘레길이}}$로 정의된다.
가로와 세로를 각각 $a, b$라 하면 단면적은 $ab$, 둘레길이는 $2(a+b)$이므로 $D = \dfrac{4ab}{2(a+b)} = 2 \times \dfrac{a \times b}{a+b}$로 정리된다.
따라서 환산직경은 가로와 세로의 곱을 합으로 나눈 값의 2배로 산출한다.

빈칸에는 요소와 540nm가 들어간다.
이 방법은 시료 중 크롬을 과망간산포타슘으로 6가 크롬까지 완전히 산화시킨 뒤, 요소를 넣고 아질산소듐으로 남은 과량의 과망간산염을 분해해 발색 방해를 없앤다.
이어서 다이페닐카바자이드를 가하면 6가 크롬과 반응해 적자색 착화합물이 생기고, 이 색의 흡수도를 540nm 부근에서 측정해 정량한다.
460nm는 이 적자색 발색의 흡수극대와 맞지 않고, 아세트산은 과량 과망간산염 처리 단계의 시약으로 규정되어 있지 않다.

빈칸에 들어갈 방해물질은 할로겐과 황화수소다.
피리딘피라졸론법은 시안화물 이온을 클로라민-T로 염화사이안(CNCl)으로 바꾼 뒤 피리딘·피라졸론과 반응시켜 청색을 발색시키고 그 흡수도로 정량하는 방법이다.
따라서 같은 반응 계통을 교란하는 할로겐과 시약과 반응해 발색을 방해하는 황화수소가 있으면 정확한 정량이 어렵고, 이들의 영향을 무시할 수 있는 경우에만 이 시험기준을 적용한다(출제 당시 공정시험기준).
철·동·알루미늄 같은 금속이나 인산염·황산염은 이 방법의 적용 제한 조건으로 규정된 방해물질이 아니다.

배출가스 중 암모니아를 중화적정법으로 분석할 때는 붕산용액에 암모니아를 흡수시킨 뒤, 표준산 용액으로 중화적정하여 농도를 구한다.
붕산은 약산이어서 흡수된 암모니아를 안정하게 붙잡아 두면서도 표준산 적정을 방해하지 않는다는 점에서 흡수액으로 적합하다.

빛의 90%가 흡수되면 투과하는 빛은 10%, 즉 $I = 0.1I_o$이다. 흡광도(absorbance)는 $A = \log_{10}\frac{I_o}{I}$로 정의되므로, $A = \log_{10}\frac{I_o}{0.1I_o} = \log_{10}(10) = 1.0$이다.

링겔만 매연 농도표를 이용한 측정 방법에서 농도표의 위치가 정답을 결정한다. 대기오염공정시험기준에 따르면 링겔만 매연 농도표는 측정자의 앞 50cm에 놓아야 하는데, 보기 1번에서 16cm라고 잘못 제시하였다. 보기 2번은 매연을 0~5의 6종으로 분류하는 것이 맞고, 보기 3번은 농도표가 매연 정도에 따라 색의 진하기로 표현되는 것이 맞으며, 보기 4번도 굴뚝배출구에서 30~45cm 떨어진 위치에서 수직으로 관측하는 올바른 설명이다.

H₂O₂와 SO₂의 반응식은 H₂O₂ + SO₂ → H₂SO₄이며, 1:1의 몰비로 반응한다. 먼저 H₂O₂의 질량을 구하면 7%(w/v) × 100mL = 7g이고, 분자량이 34이므로 몰수는 7÷34 ≈ 0.206 mol이다. H₂O₂와 SO₂가 1:1로 반응하므로 SO₂도 0.206 mol이 필요하며, 표준상태에서 기체의 부피는 몰수 × 22.4 L/mol을 적용하면 0.206 × 22.4 ≈ 4.6 L이다.

수산화소듐(NaOH)의 몰질량은 40 g/mol이므로, 20g의 몰수는 $20 \div 40 = 0.5 \text{ mol}$이다. 몰농도는 용질의 몰수를 용액의 부피(L)로 나누므로 $M = \frac{0.5 \text{ mol}}{0.75 \text{ L}} = \frac{0.5}{0.75} = \frac{2}{3} \approx 0.67 \text{ M}$이다.

이론연소온도는 $t = t_0 + \dfrac{H_l}{G \times C_p}$로 구하며, 여기서 $H_l$은 저위발열량, $G$는 이론연소가스량, $C_p$는 평균정압비열, $t_0$는 기준온도이다.
주어진 값을 대입하면 $t = 15 + \dfrac{5000}{20 \times 0.35} = 15 + \dfrac{5000}{7}$이다.
계산하면 $\dfrac{5000}{7} \approx 714.3$이므로 $t \approx 729.3\,^{\circ}\mathrm{C}$로, 이론연소온도는 약 730℃이다.

착화온도는 연료 중 휘발분 함량이 적을수록 높아지는 경향이 있으며, 보기 중에서는 휘발분이 가장 적은 무연탄의 착화온도가 가장 높다.
목탄·역청탄·갈탄은 상대적으로 휘발분이 많거나 반응성이 커서 더 낮은 온도에서도 쉽게 착화된다.

입경이 작을수록 단위 체적당 표면적이 증가한다는 것이 핵심이다. 입자의 반지름을 r이라 하면 부피는 $\frac{4}{3}\pi r^3$에, 표면적은 $4\pi r^2$에 비례하므로, 단위 체적당 표면적은 $\frac{표면적}{부피} \propto \frac{r^2}{r^3} = \frac{1}{r}$이다. 따라서 입경이 작을수록 이 값은 커진다. 보기 2는 "입경이 작을수록 작아진다"고 하므로 반대이며 옳지 않다. 보기 1은 맞다(입경이 작을수록 응집력이 증가하여 집진이 어려움), 보기 3도 맞다(입자는 다양한 형태), 보기 4도 맞다(진비중과 겉보기 비중의 구분은 표준 개념)

액상 침강법은 먼지를 액체 속에 분산시켜 스토크스 법칙에 따른 침강 속도 차이로 입경을 구하는 방법으로, 앤더슨피펫·침강천칭·광투과장치 등의 장치가 사용된다.
이 방법은 주로 1㎛ 이상의 비교적 큰 입자의 입경측정에 이용된다.

Rosin-Rammler 분포의 체상분포 R(%)는 입경 dp 이상의 입자 비율을 나타내므로, 입경 35㎛ 이하의 입자 비율은 100 - R(35)로 구한다. 주어진 식에 dp=35㎛, β=0.063, n=1을 대입하면 R(35)=100exp(-0.063×351)=100exp(-2.205)=100×0.110≈11%이다. 따라서 입경 35㎛ 이하의 입자는 100-11=89%를 차지한다.

연료 조성으로부터 이론공기량을 구하면 $A_o = \dfrac{1.867C + 5.6H}{0.21} = \dfrac{1.867 \times 0.85 + 5.6 \times 0.15}{0.21} \approx 11.6\ \mathrm{Sm^3/kg}$이다.
배출가스에 일산화탄소가 포함되어 있으므로 공기비는 $m = \dfrac{N_2}{N_2 - 3.76(O_2 - 0.5CO)} = \dfrac{81}{81 - 3.76 \times (3.5 - 0.5 \times 3)} \approx 1.10$이다.
실제공기량은 $A = m \times A_o \approx 1.10 \times 11.6 \approx 12.7\ \mathrm{Sm^3/kg}$이므로, 매시 100kg 연소 시 필요한 공기량은 $12.7 \times 100 \approx 1{,}270\ \mathrm{Sm^3/h}$ 수준으로 약 1271에 해당한다.

점도는 유체의 흐름에 대한 저항을 나타내는 성질이다(2번 정확). 액체의 점도는 분자 간 응집력에 의해 발생하므로 온도 상승 시 분자 운동이 활발해져 응집력이 약해져 점도가 낮아진다(3, 4번 정확). 반면 기체의 점도는 분자 간 충돌로 인한 운동량 전달이 원인이므로, 온도가 상승하면 분자 운동이 활발해져 충돌 빈도가 증가하여 점도가 높아진다. 따라서 "기체의 점도는 온도가 상승하면 낮아진다"는 액체와 반대의 거동을 설명한 것으로 옳지 않다.

사이클론의 출구(내관) 직경이 작을수록 선회 속도가 빨라져 원심력이 커지므로 집진율은 증가하며, 이때 압력손실도 함께 커진다. 집진율과 압력손실이 모두 감소한다는 서술은 옳지 않다.
가스 온도가 높아지면 점도가 커져 집진율이 다소 저하되지만 그 영향은 크지 않다.
원통 길이가 길어지면 선회류 수가 늘어 집진율이 다소 증가하나 영향은 크지 않다.
유입속도가 클수록 집진율이 증가하지만 약 10m/s 이상에서는 그 효과가 미미해진다.

대풍량·저정압에 저속·저소음이고 베인댐퍼로 풍량과 정압을 조절하는 것은 다익 송풍기(시로코 팬)다.
다익형은 폭이 좁고 앞쪽으로 굽은 전향 날개를 회전차 둘레에 촘촘히 붙인 구조여서, 낮은 회전수로도 많은 풍량을 낼 수 있다. 그래서 소음이 작고 운전이 정숙하며 같은 용량 대비 설치면적이 작고, 풍량이 변해도 풍압 변화가 완만하다.
터보팬은 뒤로 굽은 날개로 고정압·고효율을 내지만 고속 회전이 필요해 저속 정숙 운전이라는 조건과 맞지 않는다.
레이디얼 팬은 직선 방사형 날개로 마모성·부착성 분진에 강한 대신 효율이 낮다.
익형 송풍기는 터보형의 일종으로 날개 단면이 비행기 날개꼴이라 고정압·고효율용이며, 저정압 구조에 설치면적이 작다는 조건과는 성격이 다르다.

흡수장치의 높이는 H = HOG × NTU 공식으로 구한다. 제거율 95%에서 NTU(필요 전달단위)는 $\text{NTU} = -\ln(1 - 0.95) = -\ln(0.05) \approx 3.0$이다. 따라서 $H = 1.0 \times 3.0 = 3.0 \text{ m}$이다.

물리적 흡착은 분자 간 반데르발스 힘에 의한 결합으로, 흡착열이 작고 여러 층으로 흡착되는 다분자층 흡착이 특징이다.
표면에 단분자막을 형성하고 발열량이 큰 것은 화학결합력을 이용하는 화학적 흡착의 특성이므로, 물리적 흡착의 설명으로는 옳지 않다.
물리적 흡착은 흡착력이 약해 흡착제의 재생이나 오염가스 회수가 용이하다.
온도가 낮을수록 분자 운동이 줄어 흡착량이 많아진다.
압력을 낮추면 흡착물질이 다시 떨어져 나오는 가역적 흡착이 일어난다.

염소(Cl₂, 분자량 71)의 표준상태 농도 환산식 $C(\mathrm{mg/Sm^3}) = ppm \times \dfrac{71}{22.4}$을 이용하면, 처리 전 농도는 $200 \times \dfrac{71}{22.4} \approx 634\ \mathrm{mg/Sm^3}$이다.
제거율은 $\eta = \dfrac{634 - 15}{634} \times 100$으로 구하며, 계산하면 $\eta \approx 97.6\%$이다.
따라서 이 염소 처리설비의 제거율은 약 97.6%이다.

질소산화물(NOx)은 연소온도가 높고 연소용 공기 중 산소농도가 충분할수록 많이 생성되므로 저감대책은 화염온도와 국부적 산소농도를 낮추는 방향으로 설계된다.
과잉공기량을 크게 하는 것은 연소실 내 산소농도를 오히려 높여 NOx 생성을 촉진하므로 저감대책과 거리가 멀다.
2단 연소법은 연소를 두 단계로 나누어 화염온도와 산소농도 피크를 낮춘다.
배출가스 재순환은 연소가스 일부를 다시 투입해 연소온도를 낮추는 방법이다.
연소용 공기의 예열온도를 낮추면 화염온도가 낮아져 NOx 생성이 억제된다.

세정집진장치(습식집진기)의 각 보기를 검토하면, 벤츄리스크러버에서 입자포집 효율을 높이려면 물방울 입경이 먼지 입경보다 훨씬 작아야 하는데, 물방울:먼지 입경비 5:1은 역으로 물방울이 먼지보다 크다는 의미이므로 옳지 않다. 실제로는 물방울이 먼지보다 충분히 작아야(1:5~1:10 정도) 관성충돌과 확산작용이 효과적으로 일어난다. 보기 1은 타이젠와셔(회전식 습식집진기)가 회전식에 해당하는 것이 맞고, 보기 2는 세정집진장치의 기본 입자포집원리(관성충돌·확산작용·중력·원심력 등)를 올바르게 기술했으며, 보기 4는 물을 기본 세정액으로 하되 특수한 경우(예: 기름먼지, 산성가스 처리) 표면활성제나 약액을 첨가하는 것이 실제 운용 방식이다.

천연가스처럼 발열량이 높은 기체연료를 태우는 데 쓰는 것은 방사형 버너다.
방사형 버너는 노즐에서 연료가스를 방사상으로 내보내 공기와 넓은 면적에서 접촉시키므로, 고발열량 가스를 짧고 안정된 화염으로 태울 수 있다.
선회버너는 가이드베인으로 공기에 선회류를 주어 혼합을 돕는 방식으로, 고로가스처럼 발열량이 낮은 기체연료에 주로 쓴다.
유압분무식 버너는 액체연료를 고압으로 밀어 미립화하는 장치라 기체연료 연소장치가 아니다.
건식버너는 기체연료 연소장치의 분류 명칭으로 쓰이지 않는다.

연소실의 열발생률은 시간당 발생 열량을 연소실 체적으로 나눈 값이다.
연소실 체적은 $1.2 \times 2.0 \times 1.5 = 3.6\ \mathrm{m^3}$이다.
시간당 연료 사용량은 $\dfrac{100\ \mathrm{kg}}{1.5\ \mathrm{h}} \approx 66.67\ \mathrm{kg/h}$이고, 시간당 발열량은 $66.67 \times 10000 \approx 666{,}667\ \mathrm{kcal/h}$이다.
따라서 열발생률은 $\dfrac{666{,}667}{3.6} \approx 185{,}185\ \mathrm{kcal/m^3 \cdot h}$이다.

관성력 집진장치는 함진가스의 급격한 방향전환으로 입자에 작용하는 관성력을 이용해 입자를 분리하는 장치이다.
이때 관성력에 의한 분리속도는 회전기류의 반경에 반비례하고 입경의 제곱에 비례한다. 즉 방향전환 반경이 작을수록, 입자가 클수록 분리가 잘 된다. 따라서 분리속도가 회전기류반경에 비례하고 입경의 제곱에 반비례한다는 설명은 비례관계가 모두 뒤바뀐 것으로 옳지 않다.
충돌식·반전식 구조로 나뉘며 고온가스도 처리할 수 있다는 설명은 맞다.
포집 대상이 주로 10㎛ 이상의 조대입자이고 집진율이 50~70% 수준이라는 설명도 맞다.
방향전환 각도가 작고 횟수가 많을수록 압력손실은 커지지만 집진은 잘된다는 설명도 맞다.

세정식(습식) 집진장치는 세정액의 공급·접촉 방식에 따라 유수식(저수식)·가압수식·회전식으로 나뉜다.
충전탑은 충전물을 채운 탑 상부에서 가압된 세정액을 분사·유하시켜 가스와 접촉시키는 가압수식 장치이다. 같은 계열로 벤투리 스크러버, 제트 스크러버, 사이클론 스크러버, 분무탑 등이 있다.
로터형, S형 임펠러, 분수형은 모두 장치 하부에 고인 물을 가스 기류나 회전체로 비산시켜 접촉시키는 유수식 장치이다.
회전식에는 타이젠 워셔, 임펄스 스크러버 등이 속한다.

유황분이 모두 SO2로 산화되어 배출되고 이를 NaOH로 흡수해 Na2SO3로 제거하는 반응은 $\mathrm{SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O}$로, SO2 1mol당 NaOH 2mol이 필요하다.
하루 처리하는 유황분은 $5\ \mathrm{ton} \times 0.2 = 1{,}000\ \mathrm{kg}$이고, 이는 $\dfrac{1000}{32} = 31.25\ \mathrm{kmol}$의 S(=SO2)에 해당한다.
필요한 NaOH는 $31.25 \times 2 \times 40 = 2500\ \mathrm{kg} = 2.5\ \mathrm{ton}$이다.

먼지 통과율은 $\dfrac{유출 먼지량}{유입 먼지량} \times 100$으로 계산하며, 먼지량은 가스량×먼지농도로 구한다.
유입 먼지량 = $11.4 \times 13.25 = 151.05\,g/h$, 유출 먼지량 = $16.2 \times 1.24 = 20.088\,g/h$.
통과율 = $\dfrac{20.088}{151.05} \times 100 ≈ 13.3\%$로 약 13.3%가 된다.

대기환경보전법령상 배출허용기준 준수여부 확인을 위한 대기오염도 검사기관에는 국가표준기본법에 따른 인정기관 외에 국립환경과학원, 특별시·광역시·특별자치시·도·특별자치도의 보건환경연구원, 한국환경공단과 함께 유역환경청·지방환경청(수도권대기환경청 포함)이 포함된다.
제시된 다른 기관명들은 법령이 지정한 대기오염도 검사기관에 해당하지 않는다.
출제 당시 기준의 설명이다.

운행차 정밀검사는 관능 및 기능검사를 먼저 시행한 후 배출가스검사를 실시하도록 되어 있어, 관능·기능검사를 배출가스검사 뒤에 한다는 설명은 순서가 뒤바뀐 것이다.
휘발유와 가스를 함께 쓰는 자동차는 연료를 가스로 전환한 상태에서 배출가스검사를 한다는 것은 맞는 설명이다.
정밀검사는 부하검사방법이 원칙이나 상시 4륜구동 자동차, 2행정 원동기 장착자동차 등은 무부하검사방법을 적용할 수 있다는 것도 맞는 설명이다.
출제 당시 기준의 설명이다.

대기환경보전법은 위반행위의 경중에 따라 과태료 상한을 500만원·300만원·200만원·100만원 이하로 나누어 규정하고 있다.
이 중 자동차의 원동기 가동제한(공회전 제한)을 위반한 자동차의 운전자가 100만원 이하의 과태료 부과대상에 해당한다.
황함유기준 초과 연료를 공급·판매한 자, 비산먼지 억제조치 없이 분체상 물질을 운송한 자, 배출시설 운영상황 기록을 보존하지 아니한 자는 모두 이보다 높은 과태료 구간에 규정되어 있다.
출제 당시 기준의 설명이다.

수도권대기환경청장·국립환경과학원장·한국환경공단이 설치하는 측정망에는 유해대기물질측정망, 산성강하물측정망, 대기오염집중측정망 등이 있으며 이들은 국가 단위 오염 실태 파악을 목적으로 한다.
반면 도로변대기측정망은 도로변 자동차 배출가스 영향을 상시 감시하기 위해 시·도지사가 설치·운영하는 측정망(도시대기측정망, 대기중금속측정망 등과 같은 계열)으로, 제시된 세 기관이 설치하는 측정망 종류에는 해당하지 않는다.
출제 당시 기준의 설명이다.

위임업무 보고사항은 항목의 성격에 따라 수시·연 1회·연 2회·연 4회로 보고 횟수가 정해져 있다.
측정기기 관리대행업의 등록, 변경등록 및 행정처분 현황은 한 해 동안의 실적을 모아 다음 해 초에 정리해 보고하는 항목으로, 유역환경청장의 보고 횟수 기준은 연 1회이다.
출제 당시 기준의 설명이다.

대기환경보전법령이 정한 특정대기유해물질 목록에는 벤젠·포름알데히드·염화비닐·페놀 등과 함께 아세트알데히드가 명시되어 있다.
오존은 2차 생성 대기오염물질이고, 아크롤레인과 황화에틸은 대기오염물질에는 해당하지만 특정대기유해물질로는 지정되어 있지 않다.
출제 당시 기준의 설명이다.

기본부과금의 지역별 부과계수는 배출시설이 위치한 지역의 성격에 따라 달리 적용된다.
주거·상업지역 등이 속한 Ⅰ지역은 1.5, 공업지역 등이 속한 Ⅱ지역은 0.5이며, 녹지지역·관리지역·농림지역 및 자연환경보전지역이 속한 Ⅲ지역은 1.0이다.
출제 당시 기준의 설명이다.

측정 결과가 없고 오염물질 농도를 추정할 수도 없는 경우, 연료를 연소하여 황산화물을 배출하는 시설은 연료의 황함유량에 따라 기본부과금의 농도별 부과계수를 적용한다.
황함유량이 0.5% 이하이면 0.2, 1.0% 이하이면 0.4, 1.0%를 초과하면 1.0이 적용된다.
황함유량이 낮은 연료일수록 부과계수가 작아져 부과금 부담이 줄어드는 구조이다.
출제 당시 기준의 설명이다.

장거리이동대기오염물질피해방지 종합대책에는 종합대책 추진실적 및 그 평가, 피해방지를 위한 국내 대책, 발생 감소를 위한 국제협력 등 정책 수립·이행과 관련된 사항이 포함된다.
반면 피해방지를 위한 기금 모금은 법령이 정한 종합대책 포함사항으로 규정되어 있지 않다.
출제 당시 기준의 설명이다.

악취방지법령의 위임업무 보고사항 중 악취검사기관의 지정, 지정사항 변경보고 접수 실적은 한 해 실적을 모아 보고하는 항목으로, 국립환경과학원장의 보고 횟수 기준은 연 1회이다.
수시 보고 대상은 긴급하거나 상시 발생하는 사안에 한정된다.
출제 당시 기준의 설명이다.

기타 고체연료 사용시설의 설치기준은 연료의 저장·수송 방식, 배출 매연의 측정 가능성 등 운영·관리 요건과 굴뚝높이 요건으로 이루어져 있다.
이 중 굴뚝높이를 100m 이상으로 요구한다는 내용은 실제 설치기준이 요구하는 높이 수준을 크게 벗어난 과도한 수치로, 옳지 않은 설명이다.
연료와 그 연소재의 수송에 덮개가 있는 차량을 이용해야 한다는 것은 맞는 기준이다.
연료를 옥내에 저장해야 한다는 것도 맞는 기준이다.
굴뚝에서 배출되는 매연을 측정할 수 있어야 한다는 것도 맞는 기준이다.
출제 당시 기준의 설명이다.

이산화탄소(CO2)는 온실가스로서 별도의 체계로 관리되는 물질이며, 환경정책기본법상 대기환경기준이 설정된 항목에는 포함되지 않는다.
오존(O3), 납(Pb), 미세먼지(PM-10)는 아황산가스·일산화탄소·이산화질소·초미세먼지(PM-2.5)·벤젠과 함께 환경정책기본법 시행령에 대기환경기준이 설정되어 있다.

환경정책기본법상 일산화탄소(CO)의 대기환경기준은 1시간 평균치 25ppm 이하, 8시간 평균치 9ppm 이하로 설정되어 있다.
따라서 1시간 평균치를 25ppm 이하로 제시한 설명이 옳다. 일산화탄소는 24시간 평균치나 연간 평균치 기준은 설정되어 있지 않다.

대기오염경보의 단계별 오염물질 농도기준은 대기환경보전법 시행규칙에서 정하고 있는 사항으로, 시·도지사가 별도로 정하여 고시하는 것이 아니다.
경보 대상지역을 시·도지사가 필요하다고 인정하여 지정하는 지역으로 한다는 것은 맞는 설명이다.
환경기준이 설정된 오염물질 중 오존이 경보 대상물질이라는 것도 맞는 설명이다.
오존은 농도에 따라 주의보·경보·중대경보로 구분한다는 것도 맞는 설명이다.
출제 당시 기준의 설명이다.

초과부과금의 kg당 부과금액은 오염물질의 유해성이 클수록 높게 책정되어 있다.
제시된 물질 중에서는 황화수소의 1kg당 부과금액이 가장 높고, 이황화탄소와 암모니아가 그 다음이며, 먼지가 가장 낮은 수준이다.
출제 당시 기준의 설명이다.

휘발성유기화합물(VOC) 배출규제대상 시설은 주유소·저유소의 저장·출하시설, 세탁시설, 도장시설 등 VOC의 증발·휘산이 많은 시설 위주로 지정되어 있다.
목재가공시설은 주로 분진(먼지) 관리 대상 시설로, VOC 배출규제대상 시설 목록에 해당하지 않는다.
출제 당시 기준의 설명이다.

대기환경보전법령상 대기오염방지시설의 종류는 각종 집진시설과 함께 흡수·흡착·직접연소·촉매반응·응축·산화환원·미생물처리·연소조절 등 오염물질을 물리·화학적으로 처리하는 방식으로 열거되어 있다.
보기 중 흡수에 의한 시설, 산화·환원에 의한 시설, 미생물을 이용한 처리시설은 이 목록에 포함되는 정식 방지시설 종류이다.
반면 소각에 의한 시설은 법령이 정한 방지시설 종류에 없다. 연소를 이용한 방지시설은 '직접연소에 의한 시설'로 규정되어 있다.
출제 당시 기준의 설명이다.

대기환경보전법령상 자동차연료 제조기준에 따른 경유의 황함량 기준은 $10\ \mathrm{ppm}$ 이하이다.
이는 초저유황 경유 규격에 해당하는 수치로, 휘발유의 황함량 기준과 같은 수준이다.
출제 당시 기준의 설명이다.

신고 후 조업 중인 배출시설이 배출허용기준을 초과하여 개선명령을 받고도 이를 이행하지 않은 경우의 1차 행정처분은 조업정지이다.
개선명령 불이행이 반복되거나 시정되지 않으면 이후 차수에서 폐쇄 등 더 강한 처분으로 이어진다.
출제 당시 기준의 설명이다.